大学物理实验声速测定实验自测习题

第二章部分训练题1． 在系统误差、随机误差和粗大误差中，难以避免且无法修正的是（A.系统误差, B.随机误差, C.粗大误差。

） 答： B2． 有一组等精度多次测量的数据：L=、、、、、。

它们的A 类不确定度为：（A. B. C.D. ） 答： b3． 根据第2题的数据，可以判断测量量具的最小量程是：（A. B. C. D. ） 答： b4． 采用精度的游标卡尺测量长度时，其B 类不确定度为：（A. B. C. D. ） 答： d5． 有一个电子秒表，其最小分辨值为， 其仪器误差限应评定为：（A. B. C. D. ） 答： c6． 有一只级的指针式电流表，量程为200μA ，其仪器误差限为：（A. μA C. 2μA D.1μA ） 答： d7． 用一根直尺测量长度时，已知其仪器误差限为 ，问此直尺的最小刻度为多少（A. B.1cm C. 1mm ） 答： b8． 下列三个测量结果中相对不确定度最大的是 (A. X =±S B. X=±S C. X=±S D. X=±S ) 答： d9． 已知在一个直接测量中所得的A 类不确定度和B 类不确定度分别为和，则合成不确定度是 （A. B. D. ）答： b10.长方体的三条边测量值分别为 x=±cm y=（±）cm z=±cm 。

求体积的合成不确定度。

（A. 3cm B. 13cm 3cm D. 23cm ） 答： d11. 圆柱体的直径最佳估计值d =, d 的合成不确定度)(d u c =，高度的最佳估计值h =，h 的合成不确定度)(h u c =，求体积的合成不确定度。

（A. =)(V u C 3mm B. =)(V u C 100 3mm C. =)(V u C 2×310-3mm D. =)(V u C 2 3mm ） 答： d12．以下有效数字运算错误的是：A. 125×80=10000B. +=36C. 105×=52D. ×=答： ab13.以下有效数字计算正确的是：A. +=60B. 125×=1000C. 34×50=170D. 22÷22=1答： c14. 已知X1 = ，X2 = ，将它们各取三位有效数字，则按照有效数字的法则，则有：（ A. X1>X2 B. X1<X2 C. X1=X2 ） 答： c15. 以下结果表示正确的是:A. L=± cmB. L=± mmC. L= 125±2D. L=± cm答： d16. 有一个函数 h R V 24π=,已知mm R 5.4=，mm h 4.22=，则V 的计算结果的有效数字应取几位 （A. 1位 B. 2位 C. 3位 D. 4位）答： c17. 函数0317sin 0'=y 的有效数字应取几位 (A. 1位 B. 2位 C. 3位 D. 4位)答： d18. 函数05.17sin 45.25log +=y 的有效数字应取几位 (A. 1位 B. 2位 C. 3位 D. 4位) 答： d19. 有两个表达式分别为:mm L )5.024.15(±= ；mm L )5.03.15(±= 。

一、实验目的1. 了解声波在空气中的传播速度及其影响因素。

2. 掌握使用驻波法和相位法测定声速的方法。

3. 熟悉实验仪器的使用，提高实验操作技能。

二、实验原理声波是一种机械波，在介质中传播时，其速度受到介质性质和温度等因素的影响。

在空气中，声速可用以下公式计算：v = 331.5 + 0.6T其中，v为声速（m/s），T为空气温度（℃）。

1. 驻波法测量声速：当两列频率相同、振幅相等、传播方向相反的声波相遇时，会发生干涉现象，形成驻波。

驻波中波腹（振动幅度最大的点）与波节（振动幅度最小的点）之间的距离等于半个波长。

通过测量波腹间距，可以间接求出波长，再结合频率计算声速。

2. 相位法测量声速：相位法是通过测量声波传播过程中相位差的方法来计算声速。

当声波传播到接收器时，由于相位差的存在，接收到的信号与发射器激励电信号不同相。

通过调整接收器位置，使接收到的信号与激励电信号同相，此时接收器移动的距离即为声波的波长。

根据波长和频率，可以计算出声速。

三、实验仪器与设备1. 实验仪器：驻波法实验装置、相位法实验装置、示波器、低频信号发生器、秒表、温度计等。

2. 实验设备：实验桌、实验台、支架、连接线等。

四、实验步骤1. 驻波法测量声速：（1）搭建实验装置，连接好仪器设备。

（2）调整实验装置，使发射器和接收器之间的距离适中。

（3）打开低频信号发生器，调整输出频率。

（4）观察示波器显示的波形，测量波腹间距，计算波长。

（5）根据公式计算声速。

2. 相位法测量声速：（1）搭建实验装置，连接好仪器设备。

（2）打开低频信号发生器，调整输出频率。

（3）调整接收器位置，使接收到的信号与激励电信号同相。

（4）记录接收器移动的距离，计算波长。

（5）根据公式计算声速。

五、实验数据及处理1. 驻波法实验数据：频率 f = 1000 Hz波腹间距 X = 0.5 m声速 v = 346.5 m/s2. 相位法实验数据：频率 f = 1000 Hz波长λ = 0.3 m声速 v = 333.3 m/s六、实验结果与分析1. 通过驻波法和相位法测得的声速较为接近，说明实验结果可靠。

大学物理实验习题及答案第一部分：基本实验基础J （直、圆）游标尺、千分尺的读数方法。

答：P462 ?物理天平1感量与天平灵敏度关系。

天平感量或灵敏度与负载的关系。

答：感量的倒数称为天平的灵敏度。

负载越大，灵敏度越低。

2 ?物理天平在称衡中，为什么要把横梁放下后才可以增减砝码或移动游码。

答：保护天平的刀口。

3. 检流计1 ?哪些用途？使用时的注意点？如何使检流计很快停止振荡？答：用途：用于判别电路中两点是否相等或检查电路中有无微弱电流通过。

注意事项：要加限流保护电阻要保护检流计，随时准备松开按键。

很快停止振荡：短路检流计。

4. 电表量程如何选取？量程与内阻大小关系？答：先估计待测量的大小，选稍大量程试测，再选用合适的量程。

电流表：量程越大，内阻越小。

电压表：内阻=量程×每伏欧姆数5. 万用表不同欧姆档测同一只二极管正向电阻时，读测值差异的原因？答：不同欧姆档，内阻不同，输出电压随负载不同而不同。

二极管是非线性器件，不同欧姆档测，加在二极管上电压不同，读测值有很大差异。

信号发牛器功率输出与电压输出的区别？答：功率输出：能带负载，比如可以给扬声器加信号而发声音。

电压输出：实现电压输出，接上的负载电阻一般要大于50Ω°比如不可以从此输出口给扬声器加信号，即带不动负载。

7 ?光学元件光学表面有灰尘，可否用手帕擦试？答：不可以8- 箱式申,桥倍率的选择方法。

答：尽量使读数的有效数字位数最大的原则选择合适的倍率。

9. 逐差法什么是逐差法，其优点？答：把测量数据分成两组，每组相应的数据分别相减，然后取差值的平均值。

优点：每个数据都起作用，体现多次测量的优点。

10. 杨氏模量实验1 ?为何各长度量用不同的量具测?答：遵守误差均分原理。

2. 测钢丝直径时，为何在钢丝上、中、下三部位的相互垂直的方向上各测一次直径，而不是在同一部位采样数据？答：钢丝不可能处处均匀。

3. 钢丝长度是杨氏模量仪上下两个螺丝夹之间的长度还是上端螺丝夹到挂砝码的砝码钩之间的长度？答：前者4. 采用光放大办法测钢丝的微小伸长量时要测望远镜到标尺之间的距离L,请问，L 是指平面镜镜面到望远镜旁标尺的距离还是指平面镜镜面到望远镜物镜之间的距离？答：前者5. 必须预加砝码使钢丝拉直，你能用什么办法判断需预加几个砝码？答：用图示法。

⼤学物理实验报告声速的测量实验报告声速的测量【实验⽬的】1.学会⽤共振⼲涉法、相位⽐较法以及时差法测量介质中的声速2.学会⽤逐差法进⾏数据处理；3.了解声速与介质参数的关系。

【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点。

在超声波段进⾏声速测量的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。

超声波的发射和接收⼀般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的⽅法是利⽤压电效应和磁致伸缩效应来实现的。

本实验采⽤的是压电陶瓷制成的换能器(探头)，这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。

声波的传播速度与其频率和波长的关系为：v f λ=? (1) 由(1)式可知，测得声波的频率和波长，就可以得到声速。

同样，传播速度亦可⽤ /v L t = (2) 表⽰，若测得声波传播所经过的距离L 和传播时间t ，也可获得声速。

1. 共振⼲涉法实验装置如图1所⽰，图中和为压电晶体换能器，作为声波源，它被低频信号发⽣器输出的交流电信号激励后，由于逆压电效应发⽣受迫振动，并向空⽓中定向发出以近似的平⾯声波；为超声波接收器，声波传⾄它的接收⾯上时，再被反射。

当和的表⾯近似平⾏时，声波就在两个平⾯间来回反射，当两个平⾯间距L为半波长的整倍数，即(3)时，发出的声波与其反射声波的相位在处差(n=1，2 ……)，因此形成共振。

因为接收器的表⾯振动位移可以忽略，所以对位移来说是波节，对声压来说是波腹。

本实验测量的是声压，所以当形成共振时，接收器的输出会出现明显增⼤。

从⽰波器上观察到的电信号幅值也是极⼤值(参见图2)。

图中各极⼤之间的距离均为，由于散射和其他损耗，各级⼤致幅值随距离增⼤⽽逐渐减⼩。

我们只要测出各极⼤值对应的接收器的位置，就可测出波长。

由信号源读出超声波的频率值后，即可由公式(1)求得声速。

2.相位⽐较法波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。

沿波传播⽅向的任何两点同相位时，这两点间的距离就是波长的整数倍。

《大学物理实验》第一册习题与思考题第一章 实验测量不确定度与数据处理习题1． 指出下列各项各项哪些属于系统误差，哪些属于偶然误差： a.米尺刻度不均匀 b.实验者的偏见c.刻度因温度改变而伸缩d.最小分度后一位的雇计 c.游标卡尺零点不为零 f.电表指针的磨擦 g.视差2． 下列数值改用有效数字的标准式来表示 (1) 光速=299792458±100米/秒(2) 热功当量=41830000±40000尔格/卡 (3) 比热=C 0.001730±0.0005卡/克度(4) 电子的电荷=4.8030⨯10-10静库。

准确到0.1% (5) 9876.52准确到0.2%3．请把下列各数值正确的有效数字表示于括号内： (1) 3.467±0.2 ( ) (2) 746.000±2 ( ) (3) 0.002654±0.0008 ( ) (4) 6523.587±0.3 ( )4.下列各式的算术运算都是正确的，就是没有考虑到有效数字的问题。

假设下列各数值的最后一位都是估计（可疑）的，请在括号内以有效数字表示其正确答案。

(1)(1.732)(1.74)=3.01368 ( ) (2)(10.22)(0.0832)(0.41)=0.34862464 ( ) (3)4.20419.30034.6038.60421.8=+-=y ( )(4) 628.7/7.8=80.6026 ( ) (5) (17.34-17.13)(14.28)=2.9988 ( )5.计算下式结果及其不确定度的表示式。

N=A+2B+C-5D设：A=38.206±0.001cm B=13.2487±0.0001cm C=161.25±0.01cm D=1.3242±0.0001cm6.一圆柱体的直径为（2.14±0.02）厘米，求其横截面积。

声速测量习题及数据处理声速测量填空题1．声速测量实验中，采⽤驻波共振法测量声速时，要使函数信号发⽣器的输出频率等于换能器的谐振频率，并且在实验过程中保持不变。

2．声速测量实验使⽤的声速测量仪，是利⽤压电晶体的压电效应，在交变电压的作⽤下使压电体产⽣机械振动，从⽽在空⽓中激发出超声波。

3．声波的传播速度v，声源的振动频率f和声波波长λ之间的关系为v=fλ。

声速测量实验测波长常⽤的⽅法有共振⼲涉法和位相⽐较法。

4．声速测量实验中是通过压电晶体的压电效应来发射和接收声波。

6．声速测量采⽤位相⽐较法测波长时，可通过⽰波器观察李萨如图形判断相位差。

李萨如图形⼀般是稳定的椭圆。

当相位差为0或π时，椭圆变为倾斜的直线。

7．声速测量采⽤共振⼲涉法测波长时，当接收端⾯与发射端⾯之间的距离恰好等于半波长的整数倍时，叠加后的波形成驻波。

此时相邻两波节（或波腹）间的距离等于半个波长。

简答题1.实验中为什么要在超声换能器谐振状态下测量？答：在谐振状态下超声换能器的纵向伸缩幅度⼤，发射的声波强；接收换能器接收的声压⼤，输出的电信号强。

这样，可以提⾼测量的灵敏度，较为准确的确定驻波的波节，有利于准确地测量声波的波长。

2.实验中怎样找到超声换能器的谐振频率？答：实验中所使⽤的超声换能器的谐振频率在30～40kHz之间，可以通过以下两种⽅法找到换能器的谐振频率。

（1）⽅法⼀：根据发射换能器的谐振指⽰灯调节逆时针调节函数信号发⽣器的“电源开关幅度调节”（AMPLITUDE POWER）旋钮，调节到约为最⼤位置的三分之⼆。

在输出频率30～40kHz范围内仔细调节“频率微调”（FINE）旋钮，使声波发射换能器旁边的指⽰灯点亮。

这时，信号发⽣器的输出频率即为换能器的谐振频率。

（2）⽅法⼆：根据接收换能器的输出信号调节调节两换能器发射⾯和接收⾯之间的距离约为1cm左右，⽤⽰波器观察接收换能器的输出信号，在输出频率30～40kHz范围内仔细调节函数信号发⽣器的“频率微调”（FINE）旋钮，使接收换能器的输出电压信号最⼤。

实 验 报 告声速的测量【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据处理；3.了解声速与介质参数的关系。

【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点。

在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。

超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常 见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。

本实验采用的是压电陶瓷制 成的换能器(探头)，这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。

声波的传播速度与其频率和波长的关系为： v f λ=⋅ (1) 由(1)式可知，测得声波的频率和波长，就可以得到声速。

同样，传播速度亦可用 /v L t = (2) 表示，若测得声波传播所经过的距离L 和传播时间t ，也可获得声速。

1. 共振干涉法实验装置如图1所示，图中S 1和S 2为压电晶体换能器，S 1作为声波源，它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向空气中定向发出以近似的平面声波；S 2为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射。

当S 1和S 2的表面近似平行时，声波就在两个平面间来回反射，当两个平面间距L 为半波长的整倍数，即L =n ×λ2， n =0，1，2， (3)时，S 1发出的声波与其反射声波的相位在S 1处差2nπ(n=1，2 ……)，因此形成共振。

因为接收器S 2的表面振动位移可以忽略，所以对位移来说是波节，对声压来说是波腹。

本实验测量的是声压，所以当形成共振时，接收器的输出会出现明显增大。

从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。

图中各极大之间的距离均为λ/2，由于散射和其他损耗，各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。

我们只要测出各极大值对应的接收器S 2的位置，就可测出波长。

由信号源读出超声波的频率值后，即可由公式(1)求得声速。

物理声学测试题及答案一、选择题1. 声音的传播需要介质，以下哪种介质不能传播声音？A. 空气B. 真空C. 水D. 固体答案：B2. 声音在不同介质中的传播速度不同，以下哪种介质中声音传播速度最快？A. 空气B. 水C. 固体D. 真空答案：C3. 人耳能听到的声音频率范围大约是：A. 20Hz～20000HzB. 20Hz～2000HzC. 200Hz～2000HzD. 20000Hz～200000Hz答案：A4. 以下哪个现象不是声音的反射？A. 回声B. 隔音C. 回音壁D. 声波的反射答案：B5. 声音的三个特性包括音调、响度和：A. 音色B. 音量C. 频率D. 振幅答案：A二、填空题1. 声音是由物体的_______产生的。

答案：振动2. 声音在空气中的传播速度大约是_______米/秒。

答案：3403. 声音的响度与声源的_______有关。

答案：振幅4. 人耳能听到的声音频率范围是_______Hz到_______Hz。

答案：20，200005. 声音的音调高低与声波的_______有关。

答案：频率三、简答题1. 请简述声音是如何在空气中传播的？答案：声音在空气中传播是通过声波的振动，声波是一种机械波，它通过介质中的分子振动，将能量从一个分子传递到另一个分子，从而实现声音的传播。

2. 为什么我们能够区分不同人的声音？答案：我们能够区分不同人的声音是因为每个人的声带结构不同，发出的声音具有独特的音色，这种音色是由声音的频率、振幅和波形等特性共同决定的。

四、计算题1. 如果一个人在空气中以340米/秒的速度跑步，他跑步时发出的声音传播速度是多少？答案：声音在空气中的传播速度是固定的，与声源的运动速度无关，因此他跑步时发出的声音传播速度仍然是340米/秒。

2. 一个声波的频率是440Hz，求它的周期。

答案：周期T = 1/f = 1/440秒。

大学物理实验声速测量实验报告(1)大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过测量声波的传播时间和距离，计算出空气中的声速，并且借此掌握声波在介质中传播的相关知识和技能。

二、实验原理声波的传播速度与介质密度、压强以及温度有关。

本实验中，通过一段已知长度的玻璃耳管和可以发出超声波的脉冲发生器，将脉冲信号通过耳管传输到另一端，在经过接收装置后产生回响信号，并自动停止脉冲发生，记录下声波传播的时间t。

同时，测量被测介质温度以及用光学仪器测量出耳管长度L，即可利用以下公式计算出声速v：v=2L/t三、实验仪器超声波发生器、玻璃耳管、声波接收器、计时器、光学仪器、温度计等。

四、实验步骤1.将玻璃耳管放置在实验台上，测量其长度L；2.将发生器与接收器分别连接到耳管的两端，使其相离5cm左右，打开发生器的电源；3.按下发生器上的按钮，让发生的声波波段传输至接收器，并记录下传输时间t；4.多次重复上述步骤，取平均值，得到声波传播时间t及其标准差；5.测量被测介质温度；6.利用公式v=2L/t计算出声速，写入实验记录表中。

五、实验注意事项1.实验中要注意保持实验环境的安静和稳定，防止外界干扰；2.使用超声波发生器时要确保其正确接线，并调整合适的发射频率以避免信号干扰；3.测温时要注意温度计的准确度和可靠性。

六、实验结果及分析本实验中取得的数据如下：玻璃耳管长度L=0.35m声波传播时间t=0.002s被测介质温度T=25℃根据公式v=2L/t，代入上述数据可得声速v=350m/s。

与理论值相比较，误差很小，说明实验数据的可靠性比较高。

七、实验结论通过本实验的探究，可以得出空气中声速的测量值，并且掌握了声波在介质中传播的相关知识和技能。

在实验中要吸收并掌握科学的实验方法，注意数据积累与分析过程中的细节，以得到准确的结论。

大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
一、实验目的
1、测量水中超声波的传播速度；
二、实验器材
2、水槽；
3、测量卡尺。

三、实验原理
超声波声速可以通过测量超声波在介质中传播的时间和距离来确定。

假设超声波在水中的传播速度为v，声波从超声波发射器发出后，在经过水中的传播距离L后，到达超声波接收器所需的时间为t，则有：
v = L/t
四、实验步骤与数据处理
1、将超声波发射器和接收器分别固定在水槽的两侧边缘，距离为L = 100.0 cm。

2、开始实验前，先开启超声波声速测量仪，待其进入正常工作状态后再进行后续步骤。

3、将水箱中的水注满，保证水面平整，不产生涟漪。

4、在超声波声速测量仪屏幕上调节并观察渐进式扫描波形直到找到超声波信号。

然后在屏幕上调节幅度使其在2/3波形范围内。

这个范围内的任何波形变化都可能导致声波时间测量误差。

5、在超声波声速测量仪屏幕上记录观察到的第一个波峰（应为正弦波的正向部分）的位置，这标志着声波的发射时刻。

7、重复实验三次，并将每组实验数据记录在下表中。

实验次数时间t（ms）
1 0.270
2 0.267
3 0.269
8、计算各次实验的平均时间t和超声波速度v：
t = (0.270 ms + 0.267 ms + 0.269 ms) / 3 = 0.269 ms
五、实验结论
本实验测量得到的水中超声波的传播速度为3.72 km/s。

实验结果和实际值（约为1.5 km/s）存在较大的偏差，可能是由于实验误差和水中的水质、温度等因素的影响。